KR101169038B1 - 예외 상황들을 해소하기 위해 재료에 우선순위를 정하기위한 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적으로 예외 상황을 해소하기 위해 재료에 우선순위를 정하기 위한 다양한 방법들 및 시스템들(10)을 위한 것이다. 일 실시예로서, 상기 방법은 워크피스들 각각이 상기 워크피스의 처리 완료시까지는 처리될 수 없는 관련된 재료량을 가지는 다수의 워크피스들을 제공하는 단계 및 처리될 수 없는 관련된 재료량에 적어도 기반하여 다수의 워크피스들 각각의 처리에 대한 우선순위를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

예외 상황들을 해소하기 위해 재료에 우선순위를 정하기 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PRIORITIZING MATERIAL TO CLEAR EXCEPTION CONDITIONS}

본 발명은 일반적으로 산업 공정, 특히 예외 상황들을 해소(clear)하기 위해 재료(material)에 우선순위를 정하기 위한 다양한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.

본 출원내용을 전부 읽은 후에, 당해 기술분야의 업자들은 본 발명이 다양한 서로 다른 유형의 디바이스들(devices) 또는 워크피스들(workpieces)의 제조와 관련된 다양한 산업으로 넓게 적용됨을 이해할 것이다. 오직 일 예로서, 본 출원의 배경은 집적 회로 소자들의 제조에 있어서 발생되는 다양한 문제점들의 맥락에서 논의될 것이다. 그러나, 본 발명은 반도체 업계에서의 이용으로만 한정되지 않는다.

반도체 산업 내에서는 마이크로프로세서(microprocessors), 메모리 소자(memory devices) 등과 같은 집적 회로 소자(integrated circuit devices)들에 대한 품질(quality), 신뢰성(reliability) 및 제조 수율(throughput) 등을 개선시키기 위한 노력이 계속되어 왔다. 이러한 노력은 보다 신뢰성을 가지고 운영되는 높은 품질의 컴퓨터 및 전자 소자들에 대한 소비자 요구들에 의해 가속화된다. 이러한 요구들은 트랜지스터와 같은 반도체 소자의 제조뿐만 아니라, 그러한 트랜지스터와 결합되는 집적 회로 소자들(integrated circuit devices)의 제조에 있어서도 지속적인 개선을 이루어왔다. 게다가, 전형적인 트랜지스터의 구성요소들의 제조과정에서의 결함의 감소는 또한 트랜지스터에 대한 전체적인 비용뿐만 아니라 그 트랜지스터들과 결합하는 집적회로소자에 대한 비용을 낮추게 된다.

일반적으로, 일련의 공정 단계들은 포토리소그래피 스테퍼(photolithography steppers), 식각 툴(etch tools), 증착 툴(deposition tools), 연마 툴(polishing tools), 열처리 공정 툴(thermal anneal process tools), 이온 주입 툴(implantation tools) 등을 포함하는 다양한 공정 툴(process tools)을 사용하여 웨이퍼들의 로트(lot) 상에서 수행된다. 반도체 공정 툴을 구성하는 기술들은 지난 수년 동안 상당한 발전을 거치면서 관심을 증대시켜왔다. 그러나, 이 분야의 그러한 발전에도 불구하고, 현재 상업적으로 이용가능한 많은 공정 툴은 어떠한 결함을 안고 있다. 특히, 그러한 툴의 일부는 종종 사용자 친화적인 형태(user-friendly format)의 이력 파라메트릭 데이터(historical parametric data) 뿐만 아니라, 이벤트 로깅(event logging), 현재 공정 파라미터들 및 전체 런(run)에 대한 공정 파라미터 모두에 대한 실시간 그래픽 디스플레이(real-time graphical display), 그리고 원격 즉, 현지 및 전세계의 모니터링을 제공하는 기능과 같은 고도의 공정 데이터 모니터링 기능이 부족하다. 이러한 결함들은 수율(throughput), 정밀도(accuracy), 안정성(stability) 및 반복성(repeatability), 공정 온도(processing temperatures), 기계적 툴 파라미터(mechanical tool parameters) 등과 같은 주요한 공정 파라미터들의 부적절한 제어를 유발한다. 이러한 변동(variability)은 그 자체가 제품 품질 및 성능에 있어 편차(deviations)를 야기할 수 있는 런내 차이(within-run disparities), 런과 런 사이의 차이(run-to-run disparities) 및 툴과 툴 사이의 차이(tool-to-tool disparities)임이 밝혀지고 있으나, 그러한 툴에 대한 이상적인 모니터링 및 진단 시스템은 이러한 변동을 모니터링하는 수단들을 제공하게 될 뿐만 아니라, 주요 파라미터들의 제어를 최적화하기 위한 수단들을 제공하게 될 것이다.

반도체 공정 라인의 운영을 개선하기 위한 하나의 기술은 다양한 공정 툴의 운영을 자동적으로 제어하는 공장 범위 제어 시스템(factory wide control system)의 사용을 포함한다. 제조 툴들은 제조 프레임워크(manufacturing framework ) 또는 공정 모듈(processing modules)의 네트워크와 통신한다. 각각의 제조 툴은 일반적으로 장비 인터페이스(equipment interface)와 연결된다. 상기 장비 인터페이스는 제조 툴 및 제조 프레임워크간 통신을 용이하게 하는 기계 인터페이스(machine interface)와 연결된다. 이 기계 인터페이스는 일반적으로 고도 공정 제어(advanced process control:APC) 시스템의 부분일 수 있다. 이 APC 시스템은 제조 모델에 기반하여 제어 스크립트를 개시하는데, 이는 제조 공정을 실행하는데 필요한 데이터를 자동적으로 검색하는 소프트웨어 프로그램일 수 있다. 종종, 반도체 소자들은 공정된 반도체 소자들의 품질에 관련된 데이터를 생성하면서, 다중 공정을 위한 다중 제조 툴을 통해 만들어진다.

제조 공정 동안 제조되는 디바이스의 성능에 영향을 미치는 다양한 이벤트가 발생할 수 있다. 즉, 제조 공정 단계에서의 변동들은 디바이스 성능 변동을 초래한다. 피쳐임계치수(feature critical dimensions), 도핑레벨(doping levels), 콘택 저항(contact resistance), 입자 오염(particle contamination) 등과 같은 요인들은 모두 잠재적으로 디바이스의 최종 성능에 영향을 미칠 수 있다. 공정 라인에서의 다양한 툴은 공정 변동을 줄이기 위해 성능 모델(performance models)에 따라 제어된다. 일반적으로 제어되는 툴은 포토리소그래피 스테퍼, 연마 툴, 식각 툴 그리고 증착 툴을 포함한다. 전공정(Pre-processing) 및/또는 후공정(post-processing) 계측 데이터(metrology data)는 툴들을 위한 공정 제어기들(process controllers)로 공급된다. 공정 시간과 같은 운영 레시피 파라미터들(operating recipe parameters)은 목표치에 가능한 근접하게 후공정 결과를 달성하기 위해서 성능 모델 및 계측 정보(metrology information)에 기반하여 공정 제어기에 의해 계산된다. 이런 식의 변동 감소는 수율의 증가, 비용감소, 보다 높은 소자 성능 등과 연결되며, 이는 곧 수익의 증대를 의미한다.

오늘날 제조 환경에 있어서, 다양한 자동 공정 제어 애플리케이션(automated process control applications)이 제조 활동을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 자동 공정 제어가 실행될 때, 고도 공정 제어(APC) 애플리케이션의 실행에 관련된 위험성을 낮추기 위해서는 다양한 비즈니스 규칙들(business rules)을 또한 수립해야 하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 제어기를 초기화하기 위한 특별한 처리과정의 요청, 즉 초기화 예외 상황(initialization exception condition)을 위해서, 또는 계측 피드백(metrology feedback)을 받지 않고 공정 될 수 있는 제품량의 한정, 즉 위험 예외 상황(jeopardy exception condition)을 위해 하나의 비즈니스 규칙(business rule)이 채택될 수 있다.

일반적으로, 예외 상황이란 제조 설비 상에서 제조 웨이퍼(production wafers)의 러닝(running)을 방해하는 상황으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 예외 상황은 초기 워크피스(initial workpiece)의 성공적인 처리완료시까지는 처리될 수 없는 관련된 재료량(associated quantity of material) 즉, 부가적인 워크피스를 가질 때 발생 될 수 있다. 일정 주어진 시간의 제조 설비내에서는 많은 다른 유형의 예외 상황들이 있을 수 있다. 예를 들어, 하나의 새로운 운영 레시피는 하나의 특정 공정과 함께 구현될 수 있다. 그러나, 그 운영 레시피가 새로운 것이기 때문에, 그 새 레시피를 사용하여 제조된 디바이스들에 관한 이력 계측 데이터(historical metrology data)가 없다. 따라서 하나의 실시예로서, 웨이퍼의 초기 로트(initial lot of wafers)가 새 레시피를 이용하여 공정될 수 있으나, 이 초기 로트에 대한 계측 데이터가 획득되어 분석된 후에야 비로소 부가적인 웨이퍼 로트들이 공정 될 수 있도록 하는 하나의 비즈니스 규칙(business rule)이 채택될 수 있다. 즉, 이 제조 공정은 초기 로트에 대한 계측 데이터의 수집과 분석을 진행하는 동안 중지 상태에 있을 수 있다. 다양한 예외 상황의 각각은 재료가 처리되는 것을 방해함으로써 제조 활동을 일시적으로 중단시키는 잠재력을 가지고 있다. 일반적으로, 정상적인 제조 활동은 특정 재료가 예외 상황을 해소(clear)시킨 후에야 비로소 계속 될 수 있다.

제조 공정을 효과적으로 진행하기 위해서, 그러한 예외 상황들을 해소하기 위해 재료의 처리에 우선 순위를 정하기 위한 방법들이 개발되어 왔다. 어떤 경우에는, 특정한 우선순위들이 초기화, 위험 등과 같은 서로 다른 예외 유형들에 할당된다. 예를 들어, 초기화 예외(initialization exception)를 해소하는 웨이퍼 로트와 같은 재료들을 처리하는 것에는 위험 예외(jeopardy exception)를 해소할 수 있는 로트보다 더 높은 우선순위가 주어지게 된다. 그러나 예외 유형에 따라 예외들을 해소하는 그러한 방법론은 제조 설비의 전체적인 운영의 관점에서는 가장 효율적인 방법이 아닐 수도 있다.

본 발명은 상기 제시된 하나 이상의 문제점들을 극복하거나 적어도 그 문제로 인한 영향을 줄이기 위한 것이다.

본 발명은 일반적으로 예외 상황들을 해소하기 위해 재료에 우선순위를 정하기 위한 다양한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 본 발명은 처리 공정, 계측 공정 등과 같은 다양한 공정의 수행에 적당한 툴들과 함께 이용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 워크피스의 처리완료시까지 처리될 수 없는 관련된 재료량(associated quantity of material)을 가지는 다수의 워크피스를 제공하는 단계, 및 다수의 워크피스의 각각을 처리하기 위한 우선순위를 처리될 수 없는 관련된 재료량에 적어도 기반하여 결정하는 단계로 구성된다. 본 발명은 다수의 웨이퍼 또는 웨이퍼 로트들과 같은 임의의 유형의 워크피스와 함께 사용될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 방법은 다수의 워크피스들을 제공하는 단계, 상기 워크피스들 각각에 대해 상기 워크피스가 적어도 하나의 계측 공정을 거칠 때까지(즉, 계측 공정의 대상으로 될 때까지) 처리될 수 없는 재료량을 식별하는 단계 및 처리될 수 없는 상기 재료량에 적어도 기반하여 다수의 워크피스 각각의 처리에 대한 우선순위를 결정하는 단계로 구성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 방법은 다수의 웨이퍼 로트를 제공하는 단계, 웨이퍼 로트 각각에 대해 상기 웨이퍼 로트가 적어도 하나의 계측 공정의 대상으로 될 때까지는 처리될 수 없는 재료량을 식별하는 단계 및 처리될 수 없는 상기 식별된 재료량에 기반하여 다수의 웨이퍼 로트 각각의 처리에 대한 우선순위를 결정하는 단계로 구성된다.

본 발명은 첨부된 도면과 함께 설명될 하기의 상세한 설명을 참조함으로써 이해될 수 있을 것이다. 동일한 참조 번호는 동일 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 시스템의 간략화된 블록 다이어그램이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 검출 시스템(fault detection system)을 보다 상세히 도시한 간략화된 블록 다이어그램이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법에 대한 간략화된 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경이 가능하며 대안적인 형태를 가질수 있으며, 그에 대한 특정한 실시예가 도면에서 예로서 나타나 있으며 여기에서 상세하게 설명된다. 그러나, 여기의 구체적 실시예들에 대한 상세한 설명은 본 발명을 개시된 특정 형태들로 제한하고자 하는 의도가 아니며, 반대로, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의 해 정의되는 본 발명의 범위와 기술적 사상내에서의 모든 변경들, 균등 기술들, 및 대체 기술들을 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예들이 상세히 설명된다. 명확함을 위해, 실제 구현에 관한 모든 특징들이 이 명세서에서 설명되는 것은 아님을 밝혀둔다. 물론 임의의 그런 실제 구현에서, 구현에 따라 변하게 될 시스템 관련 및 비즈니스 관련 제약에 부합하는 다수의 구현별 특정한 결정들이 개발자들의 특정 목적을 달성하기 위해 이루어져야 함이 인식되어야 할 것이다. 또한, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있으나, 그럼에도 불구하고 이 발명의 이점을 가지는 당해 기술 분야의 업자들에게는 통상적인 일이 될 것이다.

본 발명은 이제 첨부된 도면들을 참조하여 설명 될 것이다. 다양한 구조, 시스템 및 장치들은 오로지 설명을 목적으로 그리고 당업자에게 잘 알려진 세부 내용으로 본 발명이 불명료해지지 않게 하기 위해서 도면상에 도식적으로 표현될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 첨부된 도면들은 본 발명의 예시적인 예들을 묘사 및 설명하기 위하여 포함된다. 여기에 사용된 단어나 문구들은 관련 기술분야의 당업자들이 이해하는것과 동일한 의미를 가지는 것으로 이해 및 해석되어야 할 것이다. 용어나 문구에 대한 어떤 특별한 정의 즉, 당업자의 이해에 의한 보통의 관용적인 의미와 다른 정의가 이 명세서의 용어 또는 문구에 내포되어 있는 것은 아니다. 어떤 용어 또는 문구의 내용이 특별한 의미를 가지게 된다면 즉, 당해업자들에 의한 이해와는 다른 의미를 가지게 된다면, 그 용어나 문구에 대한 특별한 정의가 직접적이고 명백하게 명세서에 명시될 것이다.

도 1에 대해 설명하면, 하나의 실시가능한 제조 시스템(10)의 간략한 블록 다이어그램이 제시되어 있다. 일 실시예에서, 상기 제조 시스템(10)은 반도체 소자를 제조하기 위해 고안된 것이다. 비록 본 발명이 반도체 제조 설비상에서 구현될 수 있는것으로서 설명되지만, 본 발명은 그에 한정되지 않으며 다른 제조 환경들에서 적용될 수 있다. 여기서 설명되는 기술들은 다양한 워크피스들 또는 마이크로프로세서, 메모리 소자, 디지털 신호 처리기, 주문형 반도체(ASICs), 또는 다른 소자들(오로지 이들에만 한정되는 것이 아님)을 포함하는 제조품들에 적용가능하다. 본 기술들은 반도체 소자들 뿐만 아니라 다른 제조품들 또는 워크피스들에도 적용가능하다.

네트워크(20)는 제조 시스템(10)의 다양한 구성요소들과 상호연결되어 그들과 정보를 상호 교환 할 수 있도록 한다. 예시적인 제조 시스템(10)은 다수의 툴(30-80)을 포함한다. 각각의 툴(30-80)은 네트워크(20)와 인터페이스 접속하기 위해 컴퓨터(도시되지 않음)에 연결된다. 툴(30-80)들은 유사한 툴들끼리의 셋(sets)으로 그룹화되며 이는 첨자로서 표기되어 있다. 예를 들어, 툴(30A-30C) 셋은 화학적-기계적 평탄화(chemical-mechanical planarization: CMP) 툴과 같은 특정 유형의 툴들을 나타낸다. 특정 웨이퍼 또는 웨이퍼 로트는 툴(30-80)을 거쳐 진행되는 과정에서 제조되며, 각 툴(30-80)은 이 공정 흐름에 있어서 특정한 기능을 수행하게 된다. 반도체 소자 제조 환경에 대한 예시적인 공정 툴은 계측 툴(metrology tools), 포토리소그래피 스테퍼(photolithography steppers), 식각 툴(etch tools), 증착 툴(deposition tools), 연마 툴(polishing tools), 급속 열처리 툴(rapid thermal anneal tools), 이온 주입 툴(implantation tools) 등이 있다. 상기 툴(30-80)은 오직 설명을 위해서만 일렬로 그룹화되어 도시되어 있다. 실제 구축에 있어서는, 상기 툴(30-80)은 임의의 물리적 순서 또는 그룹형태로 배열될 수 있다. 또한, 특정 그룹에서의 툴들사이의 연결들은 툴들(30-80)간의 상호연결이라기 보다는 네트워크(20)로 연결됨을 의미한다.

제조 실행 시스템(manufacturing execution system: MES) 서버 또는 제어기(90)는 높은 수준의 제조 시스템(10)의 운영을 위한 것이다. MES 서버(90)는 제조 시스템(10)상의 다양한 엔티티들(즉, 로트들, 툴들(30-80))의 상태를 모니터하며 공정 흐름을 통한 제조물품(articles of manufacture)(예를 들어, 반도체 웨이퍼의 로트)에 대한 흐름을 제어할 수 있다. 데이터베이스 서버(100)는 공정 흐름에 있어 다양한 엔티티들 및 제조물품들에 대한 상태에 관련된 데이터를 저장하는데 제공된다. 데이터베이스 서버(100)는 하나 이상의 데이터 스토어(data stores)(110)에 정보를 저장할 수 있다. 상기 데이터는 전공정 및 후공정 계측 데이터, 툴 상태, 로트 우선순위, 운영 레시피 등을 포함할 수 있다. 제어기(90)는 또한 운영 레시피들을 도 1에 도시된 하나 이상의 툴에 제공한다. 물론, 제어기(90)은 이런 모든 기능을 수행할 필요는 없다. 나아가, 제어기(90)에 대해 설명된 상기 기능들은 시스템(10)에 분산되어 있는 하나 이상의 컴퓨터에 의해 수행될 수도 있다.

본 발명의 일부분 및 해당하는 상세한 설명은 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트상에서의 운영의 상징적인 표시 및 알고리즘 또는 소프트웨어의 면에서 관해 표현되어져 있다. 이러한 상세한 설명과 표현들은 당해 분야에서 통상의 기술을 가진자들에 의해 효과적으로 그들의 업무내용을 당해 분야의 통상의 기술을 가진 다른자들에게 전수할 수 있는 것이다. 여기서 및 일반적으로 사용되는 바에 따르면, 알고리즘은 바라는 결과를 내기 위한 단계들의 일관된 시퀀스(self-consistent sequence)로 인식된다. 이 단계들은 물리량(physical quantities)들의 물리적인 조작(physical manipulate)를 요구하는 것들이다. 필연적이지는 않지만 보통 이러한 물리량들은 저장되거나, 전환되거나, 결합되거나, 비교되거나 조작될 수 있는 광학, 전기적 또는 자기적 신호들의 형태를 취한다. 주로 일반적으로 사용되는 예를 들어, 이러한 신호들을 비트(bits), 값(values), 요소(elements), 부호(symbols), 문자(characters), 항(terms), 수치(numbers) 등으로 언급하는것은 때때로 편리하다는 것이 알려져 있다.

그러나, 모든 이러한 용어 및 유사 용어들은 적절한 물리량과 관련되며, 이러한 물리량들에 적용하기 위한 편의상 식별표시에 지나지 않는다. 만약 특별히 설명되지 않거나 내용상 명백한 경우라면, "처리(processing)" 또는 "컴퓨팅(computing)" 또는 "계산(calculating)" 또는 "결정(determining)" 또는 "디스플레이(displaying)" 등과 같은 용어들은 컴퓨터 시스템의 레지스터들 및 메모리들 내에서 물리, 전자 량으로 표현되는 데이터를 컴퓨터 시스템 메모리 또는 레지스터 등의 정보 스토리지, 전송 또는 디스플레이 장치들 내의 물리량으로써 유사하게 표현된 다른 데이터로 조작 및 변환하는 컴퓨터 시스템 또는 유사한 전자 컴퓨팅 장치의 동작 및 처리를 말한다.

제조 시스템(10)은 또한 일 실시예인 워크스테이션(150) 상에서 실행되는 예외 제어(exception control:EC) 유닛(12)을 포함한다. 하기에서 보다 상세히 설명하자면, EC유닛(12)은 제조 시스템(10)내에서 일어날 수 있는 다양한 예외 상황들을 해소하는데 사용될 수 있다. 여기서 설명되는 EC유닛(12)은 어떤 특정한 공정을 수행하기 위해 사용되는 어떤 특정 툴에 대한 예외상황 해소와 관련하여 여기서 설명된바대로 사용될 수 있다. 예를 들어, EC 유닛(12)은 여기 표현된것처럼 예를 들어 식각 툴, 증착 툴, CMP 툴 등과 같은 어떤 다양한 계측 툴 및 공정 툴과 함께 사용될 수 있다. 이렇게 본 발명은 만약 첨부된 청구항에서 명확히 한정하지 않은 경우에는 어떤 특정한 유형의 툴에 대한 사용으로 한정지어져서는 안될 것이다.

EC 유닛(12)은 제어기(90) 및/또는 여기서 후에 설명되는 목적을 위한 개별 툴(30-80)과 연결된 하나 이상의 공정 제어기들(145)과 통신할 수 있다. 공정 제어기(145)들에 의해 사용되는 특정 제어 모델(control models)들은 제어되는 툴(30-80)의 유형에 따라 달라진다. 상기 제어 모델은 일반적으로 알려진 선형 또는 비선형 기술들을 사용하여 경험적으로 개발될 수 있다. 상기 제어 모델은 비교적 단순한 방정식 기반의 모델(equation-based models)(예를 들어, 선형(linear), 지수형(exponential), 가중평균(weighted average) 등)이거나 또는 신경 회로망 모델(neural network model), 주성분 분석 모델(principal component analysis: PCA), 또는 잠재적 구조에 대한 부분최소자승법 모델(partial least squares projection to latent structures: PLS)과 같은 보다 복잡한 모델일 수 있다. 제어 모델들의 상세 구현은 선택된 모델링 기술 및 제어되는 공정에 따라 변할 수 있다. 특정 제어 모델의 선택과 개발은 당해업자의 통상 기술로 구현가능할 것이며, 따라서 명확함과 본 발명을 흐리지 않게 하기 위해서 제어 모델들에 대해서 더 상세하게 설명하지는 않을 것이다.

제조 시스템(10)에서 사용하기에 적절한 정보 교환 및 공정 제어 프레임워크의 한 실시예는 KLA-Tencor사로부터 이전에 제공되었던 카탈리스트 시스템(Catalyst system)을 사용하여 구현된 것과 같은 고도 공정 제어(APC) 프레임워크이다. 상기 카탈리스트 시스템은 시스템 기술에 따른 SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International) CIM(Computer Integrated Manufacturing ) 프레임워크이며 고도 공정 제어(APC) 프레임워크에 기반하고 있다. CIM (SEMI E81-0699 - CIM 프레임워크 도메인 구조에 대한 가사양서) 및 APC (SEMI E93-0999 - CIM 프레임워크 고도 공정 제어 구성요소에 대한 가사양서) 규격들은 SEMI로부터 공개적으로 이용가능하며, 본부는 캘리포니아 마운틴 뷰에 있다.

처리 및 데이터 저장 기능들이 도 1의 서로 다른 컴퓨터 또는 워크스테이션상에서 분산되어 있으며 전반적인 독립성과 중앙 정보 저장성을 제공한다. 물론, 컴퓨터의 대수 및 배치들이 본 발명의 기술적 사상 및 범위내에서 다르게 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제조 시스템(10)의 보다 구체적이고 단순화된 블록 다이어그램이다. 도시된 바와 같이, EC 유닛(12)은 다수의 툴(14)과 동작가능하게 연결된다. 일 실시예로서, 네개의 툴(14-1,14-2,14-3 및 14-n)이 도시적으로 설명되고 있다. 그러나, 본 발명은 임의의 수의 툴들에 적용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 툴(14)은 임의의 다양한 계측 툴 또는 공정 툴일 수 있다. 어떤 실시예들에 의하면, 각 툴(14)은 로컬 제어기(13)을 더 포함하여 구성된다.

전술한 바와 같이, 툴(14)은 워크피스를 제조하기에 그리고/또는 계측 공정을 수행하기에 유용한 임의의 다양한 다른 유형의 툴로 구성될 수도 있다. 반도체 제조 공정에 대해서 말하면, 툴(14)은 증착 툴(deposition tool), 열성장 툴(thermal growth tool), 식각 툴(etching tool), 퍼니스(furnace), 급속열처리 챔버(rapid thermal anneal chamber), 포토리소그래피 툴(photolithography tool), 화학적 기계적 연마 툴(chemical mechanical polishing tool)등과 같은 공정 툴일 수 있다. 툴(14)이 계측 툴인 실시예에서, 툴(14)은 막 두께(film thickness), 막의 광학 특성(film optical properties), 표면 윤곽(surface profile), 임계 치수(critical dimensions)등 의 적어도 하나를 측정하기 위해 사용되는 계측 툴일 수 있다. 따라서, 본 발명은 어떤 특정 유형의 툴에 한정되어서도 안되며, 그러한 툴이 수행하게 되는 공정의 특정 유형에 한정되어서도 안된다.

EC 유닛(12)은 예외 상황들을 해소하기 위한 다양한 활동을 수행하게 된다. 전술한 바와 같이, 하나의 예외 상황은 정상적인 제조 동작, 예를 들어 반도체 제조 설비내에서의 웨이퍼의 제조 과정(running)을 방해하게 되는 상황으로 이해될 수 있다. 즉, 상황들은 웨이퍼의 로트와 같은 워크피스가 웨이퍼 로트들과 같은 다른 워크피스들의 처리를 허용하기 전에 성공적으로 처리되어야 하는 경우에 발생할 수 있다. 어떤 의미에서는, 하나의 특정한 워크피스는 그 특정한 워크피스의 성공적인 처리완료시까지 처리될 수 없는 관련된 재료량, 즉 부가적인 워크피스들과 같은 것을 가질 수 있다. 예외 상황을 해소하기 위한 특정 워크피스의 성공적인 처리는 그 특정 워크피스상에서 수행되는 하나 이상의 계측 공정들과 관련 있을 수 있다. 그러한 경우에, 그 특정 워크피스에는 필요한 계측 공정에 대해 높은 우선순위가 주어질 수도 있다. 다른 경우들로는, 그러한 로트에는 상기 목적하는 계측 공정으로 나아가기 위한 다른 처리 공정들에 보다 높은 우선순위가 주어질 수도 있다. 예를 들어, 만약 하나의 새로운 식각 공정이 식각 툴 내에서 실행되고 있다면, 상기 선택된 로트에는 이어지는 포토레지스트 스트립(photoresist strip)처리 및 화학적 세정(chemical cleaning) 처리에서 높은 우선순위가 주어져, 상기 선택된 로트가 상기 목적하는 계측 공정을 가능한한 빨리 처리할 수 있도록 한다.

반도체 제조 설비의 면에서 봤을 때, 오직 일 예로서 하나의 그러한 예외 상황으로 새로운 스레드 초기화(new thread initialization) 유형의 예외 상황을 들 수 있다. 그러한 새로운 스레드 예외 상황은 하나의 웨이퍼 로트상에서 다수의 처리 공정들을 수행하기 위한 새로운 공정툴의 그룹 또는 조합을 선택하는 경우에 발생할 수 있다. 예를 들어, 포토리소그래피 툴, 식각 툴, 그리고 화학적 세정 툴은 실제적인 조합툴(combination of tools)일 수 있다. 선택된 조합툴이 새로운 것이기 때문에, 그러한 조합 툴셋(tool set combination)의 과거 성공 여부를 결정하기 위해 평가 될 수 있는 이력 계측 데이터가 거의 없거나 전무하다. 그러한 경우에, 하나의 초기 로트가 상기 선택된 툴 셋을 통해 처리될 수 있다. 그 결과, 어떠한 부가적인 웨이퍼 로트들도 초기 로트에 대한 계측 데이터가 획득 및 분석될 때까지 처리되지 못하는 예외상황이 발생된다.

예외 상황의 다른 한 예는 소위 만료(expired) 또는 오래된(old) 스레드 초기화(thread initialization)를 포함한다. 한 예로서, 이 상황은 하나의 조합 툴 셋이 웨이퍼들을 처리하기 위해 선택되나, 그 선택된 조합 툴셋이 매우 오랜 시간동안 사용되지 않는 경우 일어날 수 있다. 이러한 상황에서는, 상기 선택된 조합툴셋의 성능에 대한 유용한 이력 데이터가 거의 없을 수 있다. 그러한 경우에, 상기 새로운 스레드 초기화 예외상황에서처럼, 부가적인 재료 로트들(additional lots of material)은 그 초기 로트에 대한 계측 데이터가 획득 및 분석되는 시간동안 상기 선택된 툴 셋을 통해 처리될 수 없게 될 수 있다.

다른 예는 소위 위험 예외상황이다. 이 개념은 얼마나 많은 웨이퍼 로트들이 주어진 툴셋을 통해 처리될 수 있는 것인가 또는 얼마나 많은 웨이퍼 로트들이 대상 툴셋 내에서 처리된 하나 이상의 로트들에 대한 계측 피드백을 기다리지 않고 그 위에서 처리공정을 수행할 수 있는 것인가에 대한 한도를 설정하는 것과 관계된다. 어떤 경우에는, 상기 위험 예외상황에 대한 디폴트 값(default value)이 생성 될 수 있다. 즉, 다른 사항은 고려하지 않고, 고정된 수 이하의 워크피스, 예를 들어 10 로트 이하의 웨이퍼가 특정 처리 공정 또는 툴에 관한 계측 데이터의 수집과 분석없이 주어진 공정에서 처리될 수 있도록 하는 하나의 비즈니스 규칙이 수립될 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예로서, 상기 EC 유닛(12)은 다른 것들 중에서도 특히 예외로 인해 해소될 수 없는 재료량, 즉 예외 상황 때문에 처리되지 못하고 있는 재료량에 기반하여 예외 상황들을 해소하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 적어도 부분적으로는 다수의 워크피스들의 각각의 처리에 우선순위를 정하는 것은 다수의 워크피스들 각각의 성공적인 처리완료시까지는 처리될 수 없는 재료량에 의해 결정될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 본 발명은 또한 수치상의 가중치(numeric weighting value)를 다양한 예외들의 종류(classes of exceptions)에 할당할 수도 있다. 하나의 특정한 실시예에 따르면, 예외 상황 해소의 목적으로 워크피스들을 처리하는 우선순위는 다음 알고리즘에 따라 결정될 수 있다.

(방정식 1)

P_i는 "i"로트에 대한 우선순위이며, j는 예외 종류(예를 들어, 초기화 또는 위험)를 나타내고, ω_i는 특정한 예외 종류에 주어진 수치적인 가중치를 나타내며, 그리고 Q_i는 예외 j로 인해 처리할 수 없거나 대기상태에 있는 재료량을 나타낸다. 만약 어떤 로트가 예외 상황을 해소하는데 사용될 수 없다면, 그때 그 로트에 관련된 재료량(Q_i)은 제로(zero)일 것이다.

제조 활동들에 미치는 영향이 예외상황들의 다양한 종류에 대해 서로 다를 수 있기 때문에 다양한 종류의 예외 상황들에 관련된 가중수치(ω_i)가 또한 포함될 수 있다. 상기 수치(ω_i)는 임의의 값(arbitrary value)일 수 있다. 예를 들어, 비록 처리될 수 없는 재료량이 첫번째 및 두번째 유형의 예외 모두에 대해 동일할 지라도, 초기화 예외와 같은 첫번째 유형의 예외를 해소할 필요성은 위험 예외와 같은 두번째 예외보다 더 높을 수 있다. 새로운 제품을 제조하는 관점에서 봤을 때, 하나의 웨이퍼 로트에는 상기 새로운 제품은 제조되어 시험과 승인을 위해 최종 고객(ultimate customer)에게 보내 질 수 있도록 매우 높은 가중수치가 주어질 수 있다. 그런 경우에는, 새제품이 제조되는 상기 웨이퍼 로트에는 대량의 재료량, 예를 들어 많은 수의 로트들에서의 제조를 멈추게 하는 다른 예외 상황에 비해 높은 우선순위가 주어질 수 있다.

또한, 단일 종류의 예외 상황은 복수의 서로 다른 자동화 공정 제어 알고리즘에 따라 응답할 수도 있음을 알려둔다. 예를 들어, 만약 오버레이(overlay) 및 노광(exposure)제어와 같이 하나의 리소그래피 공정내에서 두 상황들이 나란히 발생한다면, 하나의 단일 로트는 두 제어기들 모두에 대해 초기화 상황과 같은 예외 상황을 해소할 수 있다. 그러한 상황에서, 두 제어기 모두에 대해 처리될 수 없는 재료는 Q_j 항에 포함되어야 한다. 상기 알고리즘(방정식 1)은 (1)보다 많은 공정 중작업(work-in-progress:WIP)이 처리될 수 있도록 하고 (2)다중(multiple) 예외 상황들을 해소할 수 있도록 로트들에 높은 우선순위를 적용한다.

하나의 대안적인 실시예로서, 다양한 로트들에 대한 우선순위는 예외 종류로 인해 처리될 수 없는 재료량 대신에 예외 종류로 인해 처리될 수 없는 재료의 비율(fraction) 또는 백분율(percentage)을 고려할 수도 있다. 예를 들어, 예외 상황들을 해소하기 위한 우선순위는 다음의 알고리즘에 따라 정해질 수 있다.

(방정식 2)

여기서 모든 것은 전술한 것과 동일하게 정의되고, F_j는 예외 종류 j로 인해 처리될 수 없는 이용가능한 재료의 분수비이다.

이 대체 알고리즘은 두 예외 상황들이 발생하여 두개의 서로 다른 WIP큐들에 영향을 미치는 상황에서 유용할 수 있다. 예를 들어, 첫번째 WIP 큐는 상기 큐상에 적은 수의 로트들(예컨데, 5)을 가질 수 있으며 예외 상황에 의한 영향으로 낮은 수의 로트들(예컨데, 3)을 가질 수 있다. 그러나, 예외 상황으로 인해 처리될 수 없는 첫번째 WIP큐의 로트들은 첫번째 WIP큐의 전체에서 매우 높은 백분율(예컨데, 3/5 또는 60%)를 차지한다. 이와 대조적으로, 두번째 WIP 큐는 상기 큐 상에 큰 수의 로트들(예컨데, 20) 및 예외 상황으로 인해 처리될 수 없는 비교적 큰 수의 로트들(예컨데, 10)을 가질 수 있다. 그러나, 예외 상황에 의한 두번째 WIP 큐에서의 로트 퍼센티지(예컨데, 10/20 또는 50%))는 첫번째 WIP 큐에서 영향받은 로트의 퍼센티지(예컨데, 60%)보다 더 작다. 일 실시예로서, 작은 WIP큐를 통한 재료 흐름을 유지하기 위해 예컨데, 첫번째 WIP 큐와 같이 전체적으로는 더 작은 큐에 영향을 미치는 로트들에 우선순위를 부여하는 것이 선호될 수도 있다. 상기 알고리즘의 두 버젼 모두에 있어, 높은 우선순위값을 가진 로트들에는 디스패칭 큐(dispatching queues)상에서 높은 우선순위들이 주어진다.

본 발명은 일반적으로 예외 상황들을 해소하기 위해 재료에 우선순위를 정하기 위한 다양한 방법들 및 시스템들을 위한 것이다. 본 발명은 공정 툴, 계측 툴 등과 같은 임의의 유형의 툴들과 함께 사용될 수 있다. 하나의 실시가능한 방법이 도 3에서 흐름도 형식으로 도시되어 있다. 하나의 실시예로서, 도시된 바와 같이 상기 방법은 블록(50)에서 설명하는 바와 같이, 워크피스들의 각각이 워크피스의 처리 완료시까지 처리될 수 없는 관련된 재료량을 가지는 다수의 워크피스들을 제공하는 단계 및 블록(52)에서 설명된 바와 같이 처리될 수 없는 관련된 재료량에 적어도 기반하여 다수의 워크피스들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 단계를 포함한다. 일 실시예에 의하면, 상기 방법은 상기 결정된 우선순위에 따라 다수의 워크피스들을 처리하는 단계를 포함한다. 일 실시예에 의하면, 상기 방법은 부가적인 워크피스들을 처리하는 단계를 포함한다. 상기 워크피스들은 개별 웨이퍼 또는 웨이퍼 로트들 등과 같은 임의의 유형의 워크피스일 수 있다.

일 실시예로서, 상기 방법은 다수의 워크피스들을 제공하는 단계, 상기 워크피스가 최소한 하나의 계측 공정의 대상으로 될 때까지는 처리될 수 없는 재료량을 상기 워크피스들의 각각에 대해 식별하는 단계, 그리고 처리될 수 없는 재료량에 적어도 기반하여 다수의 워크피스들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 단계로 구성된다.

일 실시예로서, 상기 방법은 다수의 웨이퍼 로트들을 제공하는 단계, 상기 웨이퍼 로트가 최소한 하나의 계측 공정의 대상으로 될 때까지는 처리될 수 없는 재료량을 상기 웨이퍼 로트들의 각각에 대해 식별하는 단계, 그리고 처리될 수 없는 최소한의 재료량에 기반하여 다수의 웨이퍼 로트들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 단계로 구성된다. 일 실시예로서, 상기 방법은 대상 로트상에서 계측 공정을 수행하는 단계 그리고 그후에 부가적인 웨이퍼 로트들을 처리하는 단계로 구성된다. 일 실시예로서, 워크피스들 또는 로트들 처리에 대한 우선순위는 가장 높은 처리 우선순위를 처리될 수 없는 재료량이 상대적으로 많은 워크피스들 또는 로트들에 할당함으로써 결정될 수 있다.

상기 설명한 특정한 실시예는 오직 설명을 위한 것이며, 본 발명은 이속에 나타난 이점들을 가지는 당해분야의 기술자들에게 명백한 다른 또는 동등한 방식으로 수정 및 실시 될 수 있다. 예를 들어, 전술한 처리 단계들은 다른 순서로 수행될 수도 있다. 나아가, 여기에 나타난 디자인 또는 구성의 상세한 내용에 있어서 하기의 청구범위에서 설명된 것 이상의 어떠한 한정도 의도하지 않음을 밝혀둔다. 상기 제시된 특정한 실시예는 변경되거나 수정될 수 있고 모든 그러한 변경은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 고려됨은 명백하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기 청구범위에서 주장되는 바와 같다.

Claims (15)

1. 예외 상황들(exception conditions)을 해소하기 위해 재료의 우선순위를 정하기 위한 방법으로서,

   제조 시스템에서 처리를 위해 다수의 워크피스들을 수신하는 단계와, 여기서 상기 워크피스들 각각은 상기 워크피스가 처리될 때 까지는 처리될 수 없는 관련된 부가적인 워크피스들을 가지며; 그리고

   상기 제조 시스템 내의 제어기가, 상기 처리될 수 없는 부가적인 워크피스들에 기반하여, 상기 다수의 워크피스들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 단계를 포함하며,

   상기 다수의 워크피스들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 단계는, 상기 다수의 워크피스들 중 하나의 워크피스를 상기 다수의 워크피스들 중 적어도 하나의 다른 워크피스들과 비교하여, 상기 하나의 워크피스가 상기 적어도 하나의 다른 워크피스들 보다 상기 처리될 수 없는 부가적인 워크피스들을 많이 갖는 경우, 상기 하나의 워크피스의 우선순위를 상기 적어도 하나의 다른 워크피스들의 우선순위 보다 높게 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 예외 상황들을 해소하기 위해 재료의 우선순위를 정하기 위한 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 수신 단계와 상기 결정 단계 사이에, 상기 제어기가 임의의 수치(arbitrary numeric value)를 상기 다수의 워크피스들 각각에 할당하는 단계를 더 포함하며, 그리고

   상기 다수의 워크피스들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 단계는 상기 처리될 수 없는 부가적인 워크피스들 및 상기 워크피스들과 관련된 상기 수치에 기반하여 상기 다수의 워크피스들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 예외 상황들을 해소하기 위해 재료의 우선순위를 정하기 위한 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 워크피스들 각각은 웨이퍼들의 로트인 것을 특징으로 하는 예외 상황들을 해소하기 위해 재료의 우선순위를 정하기 위한 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 결정 단계 이후, 공정 툴이 상기 결정된 우선순위에 따라 상기 다수의 워크피스들을 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 예외 상황들을 해소하기 위해 재료의 우선순위를 정하기 위한 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 다수의 워크피스들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 단계는 상기 다수의 워크피스들의 각각에 대해 적어도 하나의 계측 공정을 수행하기 위한 우선순위를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 예외 상황들을 해소하기 위해 재료의 우선순위를 정하기 위한 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 다수의 워크피스들을 처리하는 단계 이후, 상기 공정 툴이 상기 부가적인 워크피스들을 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 예외 상황들을 해소하기 위해 재료의 우선순위를 정하기 위한 방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 워크피스들 각각이 예외 상황을 구성하는 것을 특징으로 하는 예외 상황들을 해소하기 위해 재료의 우선순위를 정하기 위한 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 예외 상황은 초기화 상황과 위험 상황 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 예외 상황들을 해소하기 위해 재료의 우선순위를 정하기 위한 방법.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 다수의 워크피스들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 단계는 상기 처리될 수 없는 부가적인 워크피스들 및 상기 예외 상황의 종류에 기반하여 상기 다수의 워크피스들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 예외 상황들을 해소하기 위해 재료의 우선순위를 정하기 위한 방법.
12. 예외 상황들을 해소하기 위해 재료의 우선순위를 정하기 위한 방법으로서,

    제조 시스템에서 처리를 위해 다수의 워크피스들을 수신하는 단계와;

    상기 제조 시스템 내의 제어기가, 상기 워크피스들 각각에 대해, 상기 워크피스가 적어도 하나의 계측 공정의 대상으로 될 때 까지는 처리될 수 없는 관련된 부가적인 워크피스들을 식별하는 단계와; 그리고

    상기 제어기가, 상기 처리될 수 없는 부가적인 워크피스들에 기반하여 상기 다수의 워크피스들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 단계를 포함하며,

    상기 다수의 워크피스들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 단계는, 상기 다수의 워크피스들 중 하나의 워크피스를 상기 다수의 워크피스들 중 적어도 하나의 다른 워크피스들과 비교하여, 상기 하나의 워크피스가 상기 적어도 하나의 다른 워크피스들 보다 상기 처리될 수 없는 부가적인 워크피스들을 많이 갖는 경우, 상기 하나의 워크피스의 우선순위를 상기 적어도 하나의 다른 워크피스들의 우선순위 보다 높게 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 예외 상황들을 해소하기 위해 재료의 우선순위를 정하기 위한 방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 식별 단계와 상기 결정 단계 사이에, 상기 제어기가 임의의 수치를 상기 다수의 워크피스들 각각에 할당하는 단계를 더 포함하며, 그리고

    상기 다수의 워크피스들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 단계는 상기 처리될 수 없는 부가적인 워크피스들 및 상기 워크피스들과 관련된 상기 수치에 기반하여 상기 다수의 워크피스들 각각을 처리하기 위한 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 예외 상황들을 해소하기 위해 재료의 우선순위를 정하기 위한 방법.

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